שסתום פרפר הוא פשטות בתנועה: דיסק עגול שטוח, משועמם בקוטר שלו, מסובב ב-90 מעלות בתוך מושב בצורת טבעת כדי לפתוח, להצניע או לסגור מעבר נוזל. הדיסק נשאר בנתיב הזרימה כל הזמן, כך שאופי השסתום מוגדר על ידי האופן שבו הפרופיל הדק הזה יוצר אינטראקציה עם לחץ, מהירות וחיכוך איטום.
עקרון בסיסי
כאשר הפיר מקביל לציר הצינור, הדיסק מציג את קצהו לזרימה, וכמעט ולא מייצר אובדן ראש; במצב סגור לחלוטין, הדיסק מקנן כנגד מושב אלסטומר או מתכת, ויוצר אטימה הדוקה. תנועת רבע-פנייה פירושה מפעיל פניאומטי או חשמלי יכול להפעיל את השסתום תוך פחות משנייה אחת, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור כיבוי-בחירום או אצווה אוטומטית.
התנהגות מומנט
מכיוון שהדיסק סימטרי, המומנט הוא הנמוך ביותר ליד שני הקצוות (0 מעלות ו-90 מעלות) ומגיע לשיא סביב 70 מעלות כאשר הלחץ ההפרש על פני הדיסק הוא הגדול ביותר. עיצובים מודרניים מקזזים את ציר הציר בכמה מילימטרים (המכונה "אקסצנטרי" או "ביצועים-גבוהים") כך שמצלמת הדיסק-מנקה את המושב במהלך 10 דרגות הפתיחה הראשונות, חותכת-מומנט פריצה ב-30% ומאריכה את חיי המושב.
טכנולוגיות איטום
1. מושב גמיש: תוחם ניטריל או EPDM מחובר לגוף; לחץ הקו מאלץ את הדיסק לתוך הגומי, ומשיג בועה-כיבוי חזק-ל-16 בר ו-20 מעלות עד 120 מעלות.
2. מושב מתכת: כיסוי נירוסטה או Stellite משמש עבור טמפרטורה גבוהה (600 מעלות) או מדיה שוחקת; שיעור הדליפה הוא Class IV (0.01% מ-Cv), מספיק לבידוד קיטור.
3. היסט כפול: קווי מרכז הציר והמושב- שניהם מוסטים, ויוצרים פעולת פקה חרוטית; היסט משולש מוסיף חזית מושב בזווית, ומשיג איטום מתכת-ל--מתכת Class VI בשירות קריוגני LNG.
מאפייני זרימה
בפתיחה של 30 מעלות, הדיסק כבר יוצר 60% ממפל הלחץ המקסימלי, מה שמעניק לשסתומי הפרפר פתיחה-מהירה, קרוב ל-עקומת Cv ליניארית בין 40 מעלות ל-70 מעלות -מעולה עבור החנקת מי קירור או פורקן גזים. דינמיקת נוזלים חישובית מראה שקצה דיסק דק בגודל 2 מ"מ מפחית את תחילת הקוויטציה ב-25% בהשוואה לפרופיל קהה של 5 מ"מ, התאמה שחוסכת אנרגיית משאבה במפעלי התפלה.
גדלים אופייניים נעים בין DN 25 מ"מ (1 אינץ') במחלקי מינון כימיים ל-DN 3000 מ"מ (120 אינץ') על עמודים הידרו-, שבהם שסתום בודד יכול לשקול 30 ט' ועדיין להיות מופעל על ידי מפעיל פנאומטי של 10 בר הודות למומנט הנמוך בקידוח מלא.
יישומים
• מים ושפכים: שסתומים עמידים-במושבים מטפלים ברשתות הפצה של 16 בר ומוסמכים ל-NSF 61 עבור מי שתייה.
• HVAC: גופים בסגנון -מאפשרים שירות- ללא מוצא לבידוד-מים מצוננים, בעוד גרסאות קצה-מחורצות מהירות התקנה במעלות-גבוהות.
• שמן וגז: שסתומי פרפר כפולים-באופסט מפלדת פחמן עם תוספות גרפיט בטוחות-עומדות ב-API 607 ומועדפים לבידוד-מכלים בחווה עד Class 600.
• מזון ופארמה: דיסק מלוטש 316 ל' ומושב PTFE מספקים ניקיון CIP/SIP ומשטחים ללא חריצים-תואמים את ה-FDA 21 CFR 177.
היתרונות על פני שסתומי שער או כדורים הם משקל נמוך יותר (כ-15% משסתום שער), הפעלת רבע-סיבוב, פנים קומפקטיות-ל-פנים (ISO 5752 סדרה 20) ועלות-בדרך כלל פחותה ב-50% משסתום כדורי שווה ערך ב-DN 200 מ"מ. המגבלות כוללות דיסק שיורי בזרימה (ירידה בלחץ של ~0.3 בר ב-3 ms⁻¹) והתאמה מוגבלת ל-surries שיכולים להידחס לתוך תותבי הגזע; עם זאת, ספינות ואטמי מגרדים הניתנות להחלפה מרחיבים כעת את השירות לחובות תפוחים קלות.
בקיצור, שסתום הפרפר משלב פשטות מכנית עם קיבולת זרימה גבוהה, הפעלה מהירה ואיטום ניתן להתאמה, מה שהופך אותו לברירת המחדל עבור יישומי הפעלה/כיבוי או מצערת מהשקיה ביתית ועד למערכות קירור של 30 MW.
